고급 IoT 응용 2차 강의 - 강의 자료 첨부

 

 

'고급 IoT 응용' 2차 강의 정리 - 강의 자료 첨부

안녕하세요? 오늘이 두 번째 시간이네요. 잘 지내셨나요? 한 주가 벌써 지났습니다. 시간이 정말 빨리 갑니다. 학교에 있든, 회사 끝나고 오시든 모두 하루가 즐거웠길 바랍니다. 첫 시간엔 전반적인 소개, 우리가 배워야 할 것들, 그리고 학교가 아닌 밖에서 진행되는 여러 가지 분위기를 설명했습니다. 오늘부턴 공부해야겠죠? ^^

고급 IoT 응용 1학기 첫 시간. 인사하고 수업 소개

고급 IoT 응용 3차시 강의 정리-기반기술과 Product Review 리포트 발표

고급 IoT 응용 4차시 강의 정리-Wearable device

오늘부터 본격적으로 사물인터넷에 대해 배웁니다. 어려운 개념은 아니지만 사물인터넷을 기반으로 생겨나고 뻗어나가 발전하는 기술이 상당히 많고 꽤 복잡합니다. 하루 종일 인터넷에 연결되어 살아간다고 해도 과언이 아닐 정도로 인터넷이 일상인 시대에 살고 있습니다. 사람들은 모든 분야에 대해 넓고 두루 알게 됩니다. 깊이가 없이 다 방면에 대한 지식을 쉽고, 폭넓게 습득합니다. 우리는 이와는 반대로 저번 시간에 얘기한 것처럼 한 번에 하나, 하루에 한 가지 만이라도 분명하고 약간은 깊게 배워 나갑니다.

오늘 학교 포털사이트 이러닝 자료실에 자료 올렸는데 다들 보셨나요? 지금 모두 접속하셔서 자료 다운로드하시고 참고하세요. 한 학기 동안 배울 자료입니다. 

1. 고급 IoT 응용 교과 자료 https://www.slideshare.net/kimbongzo/softbox-coding-raspberrypi3-b-2019-lecture-file

2. 사물인터넷 제품 20가지 Product Review https://fishpoint.tistory.com/1682

3. 사물인터넷 제품 40가지 Product Review https://fishpoint.tistory.com/1682

4. 사물인터넷 제품 73가지 Product Review https://fishpoint.tistory.com/1714

1번 파일이 오늘부터 한 학기 강의에 사용할 교재 파일입니다. 원본 파일을 같이 올렸으니 자료 작성하실 때 마음대로 참고하시고, 세미나 하실 때 자료도 만드시고 하세요. 수업 시간에 완전하게 이해하는 방향으로 공부합시다. 나중에 또 보자는 생각은 조금도 하지 마시고요. 오늘은 한 시간 정도 IoT(사물인터넷) 개념에 대해 배웁니다. 다음으로 팀을 나누어 토론을 합니다. 사물인터넷의 의미와, 보안, 위험성, 미래, 그리고 현재 주위에서 경험하는 사물인터넷에 대해 팀 별로 토론하고 발표하고, 다음 주 과제 리포트를 내줄 겁니다. 그러기 위해서는 사물인터넷의 제품 사례를 조금 공부합니다. 뒤에 올린 사물인터넷 제품 리뷰 자료는 40가지 제품 리뷰는 외국 자료이고 나머지는 직접 만든 자료이니 마음껏 이용하십시오. 수업 마무리에 20가지 제품 리뷰하고 마치도록 하죠. 리포트는 각자 2가지 사물인터넷 제품 사례를 조사한 자료를 제출하시면 됩니다. 사물인터넷 제품으로 선정한 제품의 출처나 링크, 회사를 적으시고, 기능, 인터넷 연결 방법, 그리고 본인의 제품에 대한 평가를 적어서 작성하시면 됩니다. 제 이메일로 다음 주 월요일까지 제출해주세요.

사람에게 재능은 있는지? 재능은 삶에서 차지하는 역할이 그리 크지 않습니다. 인내하고 끈기를 가지고 오랜 시간 할 수 있는 자질이 있느냐 없느냐 하는 게 더 중요합니다. 

세계적인 기업 20개를 연구한 결과 가장 중요한 성공의 요소는 사업 아이디어, 팀워크, 비즈니스 모델, 투자, 타이밍 중에 어떤 것인가? 연구 결과 가장 중요한 것, 한 가지는 바로 타이밍입니다. 쉽게 말해서 운이라는 거죠. 우리가 안 되는 것은 우리가 못나고, 노력을 안 하고, 실력이 없어서가 아니라 단순히 그냥 운이 좋지 않기 때문입니다. 더욱더 많이 자신을 소중히 하시고 사랑하세요.

사람들이 일을 미루는 것은 일이 가져올 잘못 되거나 실패에 대한 두려움 때문이라고 합니다. 현재를 즐기고, 지금 여기에 몰입하면서 살아가는 길만이 두려움을 없애고 미루지 않는 방법입니다. 그럼 이제 공부합시다. 우리에게 맡겨진 지금 이 순간에 집중하고 몰입해 봅시다. ^^

첫 시간에 이어 사물인터넷이 무엇이고 어떻게 발전해왔는지, 그리고 미래에 대해 이야기합시다. 

인터넷이 세상의 모든 것들을 바꾸어 놓았습니다. 전 세계 모든 인간의 활동은 인터넷 기반 위에서 행해지고 있습니다(*인터넷이란 이름은 1973년 TCP/IP를 정립한 빈튼 서프와 밥 간이 '네트워크의 네트워크'를 구현하여 모든 컴퓨터를 하나의 통신망 안에 연결(International Network)하고자 하는 의도에서 이를 줄여 인터넷(Internet)이라고 처음 명명하였다. 이후 인터넷은 "정보의 바다"라고 불리면서 컴퓨터가 서버와 클라이언트로 연결되어 TCP/IP를 이용해 정보를 주고받게 되었다). 특히 스마트 폰의 출현은 인터넷에 기반한 우리의 일상생활을 통째로 급격하게 변화하는 신호탄이 되었습니다. 인터넷 환경에서, 인터넷 기반으로 돌아가는 세상에 살면서 우리는 인터넷에 대해 잘 모릅니다. 인터넷 통신, 프로토콜, IP주소, HTTP 등에 인터넷을 구성하는 기술이나 서비스에 대한 우리의 지식은 얕고, 포탈이라 불리는 다음과 네이버가 주는 꿀맛이 너무 달콤해서 우리의 인터넷에 대한 확고한 지식이나 응용할 수 있는 능력은 사실 많이 부족합니다. 외국은 조금 다릅니다. 검색엔진 중심으로 인터넷이 발달을 했고, 네트워크의 동작이나 개념에 대한 체험의 정도는 리눅스 운영체제와 인터넷 독점이 제한되어 우리보다 많다고 봅니다. 앞으로는 이런 차이가 더욱 가속화합니다. 2018년 세계 인터넷 사용자 수가 38억 명이라고 하는데 앞으로는 더욱 가속됩니다. 더 많은 사람들이 인터넷에 접속할 겁니다. 우리에게도 얼마든지 기회가 있을 겁니다. 

전 세계 인터넷 사용자 수 변화 http://www.zdnet.co.kr/view/?no=20141123152708 <자료=이마케터>

왜 인터넷이 중요하냐면 사물인터넷이 등장할 수밖에 없는 조건이 인터넷의 발전을 지렛대로 나온 겁니다. 지난 10년 간 인터넷 속도, 부품 가격, 스마트폰 보급, 무선통신의 대역폭(속도 증가)과 통신 거리의 증가 등 여러 분야의 발전의 기본은 바로 인터넷의 발전입니다.   

우리는 4차 산업 혁명의 한가운데 있습니다. 4차 산업혁명의 가장 큰 특징은 정보통신 기술을 기반으로 한  초연결, 초지능 사회라는 것입니다. 4차 산업혁명의 키워드로는 뉴스나 언론에서 우리가 듣고 보는 모든 단어들이 해당합니다. 어떻게 보면 4차 산업혁명에 까지 다다르는 원리는 안 보이는 것을 볼 수 있도록 만들고, 에너지의 광범위한 사용, 다 빠른 이동 수단, 그리고 인터넷과 뇌의 연결을 향하는 길일 수 도 있습니다. 4차 산업혁명을 여는 기본은 소프트웨어가 합니다. 하드웨어 역시 지속적으로 발달을 합니다. 그러나 발전 속도는 매우 느립니다. 로봇이나 바퀴, 반도체 등은 우리 인간처럼 우주의 원리인 물리 법칙을 그대로 적용받고, 주위의 영향을 받기 때문에 느리고, 어렵기도 하고 발전이 더딥니다. 소프트웨어는 다릅니다. 스마트 폰이나 제품에 적용되는 소프트웨어는 순식간에 바뀔 수가 있습니다. 전혀 다른 모습으로 바뀔 수 도 있습니다. 한 곳에 적용된 소프트웨어가 여러 다른 곳에 적용될 수 있습니다. 그런 의미에서 소프트웨어는 자유자재, 적재적소, 능수능란, 능소능대하다고 말할 수 있습니다. 될 수 있으면 소프트웨어를 공부하시고, 작고 사소한 것들이라도 자동화하는 방법에 신경 쓰시기 바랍니다. 4차 산업혁명의 요소 기술이라 말하는 용어들을 잠깐 살펴본다.

 빅 데이터(Big Data Statistical Analysis): 4차 산업혁명은 한마디로 컴퓨터를 기반으로 하는 생산 방식의 혁신을 말한다. 또한 인공지능을 중심으로 한 소프트웨어와 방대한 데이터를 처리하는 빅데이터 기술, 최신 로봇 기술이 합쳐져 근로 형태가 혁신적으로 변화하는 것을 의미하기도 한다. 그러므로 빅 데이터 통계분석(Statistical Analysis) 즉, 많은 양의 데이터(Data, 정보)가 기본이다.

인공지능(Artificial Intelligence, AI): 작게는 장치가 더 똑똑해져서 나의 생활 패턴을 이해하고, 스스로 알아서 동작하는 약한 인공지능부터, 생태계 전체의 생활 및 환경으로부터 최적의 해법을 제시하는 강한 인공지능을 이용하여 인간의 생산성을 최대한 올려주는 도구이다.

로봇공학(Robot Engineering): 사람을 도와주는 로봇(예 청소 로봇; 노인 보조 로봇 등)에 의해 사회 전체의 생산성이 올라갈 것이다.

양자암호: 기존에 있던 대부분의 암호체계가 대부분 수학적 복잡성에 기반하는데 비해, 양자암호는 자연현상에 기반하고 있는 특징을 띄며, 암호에 사용되는 원타임 패드를 생성하는 이상적인 방법 중 하나다. 중간에 도청자가 난입할 경우 그 존재가 드러나며, 신호가 왜곡되어 도청자도 정확한 정보를 얻을 수 없는 보안성을 띄고 있다. 다른 말로 양자 키 분배(Quantum Key Distribution) 체계라고도 한다. 보안업계도 양자 난수를 모든 IT 기기에 적용할 수 있다면 해킹 불가능한 암호 체계를 구현할 수 있을 것으로 내다보고 있다.

사물 인터넷 (Internet of Thing, IoT): 실생활에 해당하는 오프라인의 모든 정보를 온라인으로 넘기는 O2O를 통해, 인터넷을 이용한 최적의 해법을 제시하고, 시행하게 하여 생산성을 최대한으로 올리는 도구이다. 그 예로, 병원의 모든 행동이나 사물들을 인터넷에 연결한 뒤, 최적화를 한다면 정보가 늦거나 서로 기다리는 손실을 줄일 수 있다. 따라서 환자도 빠른 조치를 받아서 좋고, 병원도 생산성이 올라서 좋을 것이다.

무인 운송 수단: 인간이 운전을 직접 하지 않음에 의해 그 사이에 다른 일을 더 할 수 있고, 안전하게 이동할 수 있기에 생산성이 향상될 것이다.

3D 프린팅(3D printing): 대부분 자기에게 맞지 않는 기성품을 구입하여 그 기성품에 맞추어 제작/생활해왔다. 이제는 개인 맞춤형 시대이므로, 3차원 프린터를 이용하여 싸고 빠르게 본인에게 맞는, 본인 만의 장치를 만들 수 있다. 예로 본인만의 음식, 본인만의 집, 본인에게 맞는 인체조직, 본인에게 맞는 약 등이 있다. 이런 것들을 통해 생산성이 향상될 수 있다.

나노 기술(Nano Technology, NT): 의학, 전자 공학, 생체재료학 에너지 생산 및 소비자 제품처럼 광대한 적용 범위를 가진 새로운 물질과 기계를 만들 수 있어, 생산성 향상에 지대한 공헌을 할 수 있다.

연결 및 표시 기술: 연결 기술은 매체와 매체를 보다 효율적으로 연결하는 것으로, 5G와 LTE(4G) 등이 있다. 그리고 눈으로 보는 표시 기술은 고정형으로 보는 UHD-TV와 이동형으로 보는 VR, AR 등이 있으며, 이를 통해 좀 더 빠르게, 좀 더 편리하게, 좀 더 많이 접속(access)할 수 있어 생산성을 향상할 수 있다.

4차 산업혁명 참고 문서

○ 제레미 리프킨, 3차 산업 혁명, 민음사, 2012, Jeremy Rifkin, The Third Industrial Revolution, 2011

○ 리처드 서스킨드, 4차 산업 혁명 시대 전문직의 미래, 와이즈베리, 2016.

○ 클라우스 슈밥 저. 송경진 역. 《클라우스 슈밥의 제4차 산업혁명》. 새로운 현재. 2017년. ISBN 9788962805901

사물인터넷이란 수위 사물 하나하나가 인터넷에 연결된다는 의미입니다. 즉, 기기나 사물들에 통신 모듈을 탑재하여 유선, 무선으로 인터넷에 연결되어 사물 간, 사물과 사람 간 정보 교환과  정보 전달을 통해 서로 소통할 수 있는 지능적인 환경을 말합니다. 사물인터넷 시대는 이미 시작되었죠? 요구르트 배달 차량이나 택배 차량을 모두 모니터링하거나, 지팡이, 유모차와 같은 주위 사물들이 모두 사물인터넷에 연결하는 시대는 곧 올테니 말입니다. 새로운 개념은 아니죠. 사물인터넷 이전에는 무엇이 있었나요? 바로 유비쿼터스 개념이 있었습니다(유비쿼터스(Ubiquitous): 유비쿼터스(Ubiquitous)는 라틴어 'ubique'를 어원으로 하는 영어의 형용사로 '동시에 어디에나 존재하는, 편재하는'이라는 사전적 의미를 가지고 있다. 즉, 시간과 장소에 구애받지 않고 언제나 정보통신망에 접 속하여 다양한 정보통신서비스를 활용할 수 있는 환경을 의미한다. -위키피디아). 2012년에는 20억 인구가 인터넷에 연결되었다면 2020년에는 5백억에 달하는 사람과 사물이 인터넷에 연결할 것으로 예상합니다. 

사회, 정치, 경제 관점이 아니라 기술 분야인 인터넷을 비롯한 여러 관점으로 주위에서 발생하고 있는 변화들을 살펴봅시다. 지난 30년 간의 정보통신 기술의 플랫폼 구성요소의 진화 과정입니다. 천리안 하이텔, 나우누리가 있던 시대에서 지금은 스마트폰으로 개인 통신 시대가 되었습니다. 중요한 것은 웹의 성장과 스마트폰의 출현입니다.  웹의 성장은 곧 포탈, 게임, 커머스 산업의 성장을 가져왔고 산업의 구조를 크게 변화시켰습니다. 다음과 네이버로 대표되는 포탈의 성장 속에 신문, 잡지 등의 미디어, 콘텐츠 산업은 지각 변동을 거치면서 경쟁 구도와 산업의 재편이 이루어졌고, 포탈에서 뉴스를 소비하고 검색하면서 신문사들의 매출과 영향력은 위축되었습니다. 또한, 광고, 마케팅 시장 또한 새롭게 등장한 온라인 서비스로 인해 큰 변화를 거쳐왔다. 새로운 온라인 마케팅인 이메일, 배너, 검색 광고 시장이 성장하고 이와 관련된 기술과 일자리가 생겨났습니다. 2007년 아이폰의 등장과 2010년 안드로이드폰의 본격적인 보급과 함께 새로운 모바일 플랫폼이 등장하며 모바일 메신저, SNS, 모바일 지도 등의 서비스가 새로운 킬러 앱(사람들이 가장 많이 쓰는 앱)으로 주목받았습니다. 모바일의 성장 속에 스마트폰 산업과 앱 시장이 크게 활성화되었고 통신 시장도 3G보다 더 빠르고 비싼 4G LTE로 교체되었습니다. 대략적으로 이런 식으로 흘러 왔다고 이해하시면 됩니다. 그럼 이러한 진화 과정을 보고 앞으로는 어떻게 될 것 같나요? 

이런 흐름으로 볼 때 조만간 어떤 변화를 예측하고 어떤 시장이 생겨나겠다 라고 예측하는 일은 상당히 어렵지만 훈련을 통해 점점 나아질 수 있습니다. 제 생각엔 아마 모든 반복적인 작은 일들이 자동화될 것입니다. 그러니까 자동화를 도와주는 작은 기계, 제품이나 앱(APP)이나 웹(Web) 프로그램들이 아주 많이 생겨날 것입니다. 이전에 없던 소프트웨어에 지능을 더하게 되니 할 일이 사방에서 폭주하는 그런 격이죠. 두 번째로 공유 경제 확산입니다. 차를 사용하지 않거나 빈 방이 있을 때 빌려주는 우버나 에어비엔비 같은 회사들이 아마 늘어날 겁니다. 품목을 달리해서 모든 분야에서 그런 현상이 가속화할 것입니다. 벌써 시작된 게 있죠? 바로 꽃이나 화분을 정기적으로 교체하는 서비스와 집안에 명화나 그림들을 마찬가지로 다른 그림으로 정기적으로 교체해주는 서비스입니다. 우리가 사용하는 모든 물건들을 공유한다고 생각하면 이건 굉장한 일입니다. 경제 구조가 바뀌는 대단한 일이 되겠죠. 저는 그냥 보기만 할 생각입니다. ^^

인터넷 관점에서 패러다임 변화는 사람들의 인터넷이 사물들의 인터넷으로 확장하는 겁니다. 이전에 사람들이 어느 곳에서 인터넷에 접속하였지만 이제는 사물들이 인터넷에 합류하게 된 겁니다. 그것도 지능을 갖춘 사물들이 말입니다. m2m(machine to machine),  v2v(vehicle to vehicle)도 그런 사물들의 하나가 될 겁니다. 디바이스 관점의 패러다임 변화는 PC 영역에서 모바일 영역으로 이동하고 IoT 영역으로 이동하는 중입니다. 이미 PC나 데스크 탑의 판매는 많이 줄고 있습니다. 대신 휴대용 기기들은 많이 팔리고 있습니다. 가끔 스마트 폰 이후, 즉 post smartphone 스마트폰 이후의 디바이스를 예측하기도 하는데 개인적으로 스마트폰은 오래갈 것입니다. 지금 대체 디바이스를 생각하고 그럴 단계는 너무 빠른 것 같습니다. 소프트웨어 관점에서 패러다임 변화는 구글의 서비스를 보면 알 수 있습니다. 빅데이터 시대가 도래하고, 클라우드 서비스가 활성화되고 있으며, 위치기반 서비스가 영역을 가리지 않고 확장하고 있습니다. 당연히 네트워크의 영역은 기기나 통신 기술의 발달로 더욱 확대되는 중이다. 제조 산업 관점에서 패러다임 변화는 중요한 게 한 나라의 산업을 일격에 뒤 흔들 수 있는 중요한 변화를 불러올 수 있습니다. 우리나라 제조업이 지금 그런 상황에 있나 모르겠습니다.  

제조산업 중심에서는 사용자와  상호 작용(Interaction)을 위하여 UI 장치들이 필수적으로 들어갑니다. Display 장치, Button 장치나 버튼이 들어가 제품 가격이 고가이고, 사용자 인터페이스 등의 UI 수정은 어렵고, Remote 제어가 불가능합니다. 새로운 모델을 개발하기 위해 비용이 추가로 투입되게 마련입니다.  이와 반대로 소프트웨어 융합의 제조 산업 중심에서는 사람과 Interaction을 위한 UI를 Network상 S/W로 대체하게 됩니다. 다운로드도 필요 없고 재 설치가 필요 없게 됩니다. 소프트웨어의 업데이트가 필요에 따라 그때그때 웹의 연결을 통해 자동으로 이루어집니다. 이런 상황에서는 스마트폰 등이 기존 UI 장치를 대체하니 제품 가격이 낮아집니다. 사용자와 반응하는 UI가 사용자에 따라 다양하게 제공합니다. 제품이 사용자 중심으로 변하게 되는 겁니다. 제품들은 IoT를 기반으로 네트워크 기반으로 원격 제어가 가능해집니다. 또한 거리와 시간에 관계없이 서비스를 제공하고 결제하는 과정이 단순화하니 모든 서비스가 간편해지게 됩니다.

사물인터넷 동작 원리는 단순합니다. 사물에 부착된 센서에서 센서 데이터를 수집하여 클라우드 서버에 저장하거나 사용자 스마트폰으로 전송합니다. 그에 따른 제어나 지시 명령을 반대로 사물로 전달하는 과정입니다. 기업의 가치 사슬은 이러한 과정을 거치는 각 단계에서 발생합니다. 사물인터넷의 프로토콜의 종류는 다음과 같습니다. ZigBee, ANT, Bluetooth(블루투스), BLE(Bluetooth Low Energy), NFC(Near Field Communication), AMQP(Advanced Message Queuing Protocol), MQTT(Message Queuing Telemetry Transport), XMPP(Extensible Messaging and Presence Protocol). 사물인터넷 프로토콜을 사용하여 여러 센서와 센서 타입들에 접근하여 제어하거나 센서 데이터를 수집한다. 해당 영역은 의료산업, 물류, 제조산업, 교통, 소매, 가정, 사무실, 해양, 교육 등 모든 분야가 IoT 사업의 영역이다.

이 부분 이후의 정리는 설명은 신나게 하는데 내용상 크게 중요한 의미는 없어 보인다. 사실 어떻게 영향을 미치는지가 중요한 일이지, 굳이 영역을 구분할 이유도 특별히 없다. 정리한다.-見河-